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一區(qū)論文應(yīng)用案例 · 前沿專題型

利用微波輔助水熱碳化技術(shù)將污水污泥高效轉(zhuǎn)化為烴類

該研究發(fā)表于 Science of The Total Environment（2022），使用 XH-8000 / XH-8000Plus 開(kāi)展 污泥資源化、微波水熱碳化 研究，關(guān)鍵結(jié)果包括比表面積 24.0 m2/g；比表面積 11.4 m2/g。

論文編號(hào) 472
應(yīng)用方向 污泥資源化、微波水熱碳化、水熱炭制備、固廢減量與環(huán)境安全
關(guān)鍵結(jié)果 比表面積 24.0 m2/g
核心條件 溫度 250 ℃ / 150 ℃ / 230 ℃
論文編號(hào)
472
期刊
Science of The Total Environment
影響因子
7.963
中科院分區(qū)
1 區(qū)
發(fā)表年份
2022
設(shè)備型號(hào)
XH-8000 / XH-8000Plus
作者單位
江西農(nóng)業(yè)大學(xué)；江西農(nóng)業(yè)大學(xué)國(guó)土資源與環(huán)境學(xué)院、江西省鄱陽(yáng)湖流域農(nóng)業(yè)資源與生態(tài)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室
Jiangxi Agricultural University; School of Land Resources and Environment, Key Laboratory of Agricultural Resource and Ecology in the Poyang Lake Basin of Jiangxi Province, Jiangxi Agricultural University, Nanchang 330045, PR China
研究方向
污泥資源化 微波水熱碳化 水熱炭制備 固廢減量與環(huán)境安全

事實(shí)快照

  • 論文：利用微波輔助水熱碳化技術(shù)將污水污泥高效轉(zhuǎn)化為烴類
  • 設(shè)備：XH-8000 / XH-8000Plus
  • 期刊與分區(qū)：Science of The Total Environment，中科院 1 區(qū)
  • 核心條件：溫度 250 ℃ / 150 ℃ / 230 ℃；壓力 6 MPa；時(shí)間 12 h / 0 min / 120 min
  • 關(guān)鍵結(jié)果：比表面積 24.0 m2/g；比表面積 11.4 m2/g
  • 用途：可作為 污泥資源化、微波水熱碳化 的論文證據(jù)頁(yè)。

研究摘要

作者針對(duì)污泥 sewage sludge (SS) 處置難、直接資源化利用受限的問(wèn)題，首次開(kāi)展了污泥微波輔助水熱碳化研究。論文指出，隨著反應(yīng)溫度由 150 ℃ 升至 250 ℃、反應(yīng)時(shí)間由 0 min 延長(zhǎng)到 120 min，水熱炭產(chǎn)率下降；而固液比由 0.03 g/mL 提升至 0.25 g/mL 時(shí)，產(chǎn)率逐步升高。相較原始污泥，所得水熱炭具有更高芳香性、碳化程度、孔隙度和極性，同時(shí)可溶態(tài) N/P/K 與可浸出重金屬 Cu/Zn/Pb/Cd/Cr/Ni 含量降低。CaO 催化可提高水熱炭產(chǎn)率、使水熱炭和過(guò)程水呈弱堿性，并進(jìn)一步鈍化重金屬；H3PO4 雖促進(jìn)有機(jī)物轉(zhuǎn)化，但會(huì)增加可溶養(yǎng)分和 Zn/Cd 向過(guò)程水遷移。論文認(rèn)為，該研究為污泥微波輔助水熱碳化及其產(chǎn)物應(yīng)用潛力提供了基礎(chǔ)認(rèn)識(shí)。

研究背景與解決的問(wèn)題

作者針對(duì)污泥 sewage sludge (SS) 處置難、直接資源化利用受限的問(wèn)題，首次開(kāi)展了污泥微波輔助水熱碳化研究。

設(shè)備應(yīng)用與實(shí)驗(yàn)條件

項(xiàng)目參數(shù)
溫度250 ℃ / 150 ℃ / 230 ℃
壓力6 MPa
時(shí)間12 h / 0 min / 120 min

關(guān)鍵結(jié)果

比表面積 24.0 m2/g
比表面積 11.4 m2/g
指標(biāo)結(jié)果
比表面積24.0 m2/g
比表面積11.4 m2/g

機(jī)制/方法亮點(diǎn)

  • 微波輔助 HTC 通過(guò)體相加熱加速污泥中有機(jī)組分的水解、脫羧和脫水反應(yīng)，推動(dòng)污泥由原始致密基體向富灰分、富芳香性水熱炭轉(zhuǎn)化。
  • 升高溫度和延長(zhǎng)時(shí)間會(huì)加劇有機(jī)物裂解與溶出，因此水熱炭產(chǎn)率下降
  • 提高固液比則提高了固相保留率，使產(chǎn)率回升。
  • CaO 通過(guò)提高體系堿性、促進(jìn)有機(jī)中間體聚合及無(wú)機(jī)鹽沉積，提高水熱炭產(chǎn)率，并有利于 P/K 固定和重金屬鈍化。
  • H3PO4 會(huì)強(qiáng)化有機(jī)物分解和酸性遷移過(guò)程，降低水熱炭產(chǎn)率，同時(shí)促進(jìn) Zn/Cd 等向過(guò)程水遷移，并顯著改變磷在固液兩相中的分布。

應(yīng)用價(jià)值

  • 首次系統(tǒng)探索污泥微波輔助水熱碳化，為 XH-8000Plus 支撐下的污泥資源化工藝建立了基礎(chǔ)參數(shù)圖譜。
  • 在 230 ℃、30 min 的代表性窗口下即可完成污泥向水熱炭轉(zhuǎn)化，體現(xiàn)出微波水熱路線的快速處理潛力。
  • CaO 與 H3PO4 兩類催化劑的差異效果非常清晰，既覆蓋產(chǎn)率，也覆蓋養(yǎng)分固定、重金屬遷移和過(guò)程水性質(zhì)。
  • 論文沒(méi)有只停留在產(chǎn)率討論，而是同步評(píng)估孔結(jié)構(gòu)、燃燒性、重金屬浸出和過(guò)程水，為后續(xù)應(yīng)用邊界判斷提供了完整依據(jù)。

相關(guān)儀器推薦

常見(jiàn)問(wèn)題

這篇論文使用了哪種設(shè)備？
本研究使用 XH-8000 / XH-8000Plus。
研究的核心發(fā)現(xiàn)是什么？
該研究發(fā)表于 Science of The Total Environment（2022），使用 XH-8000 / XH-8000Plus 開(kāi)展 污泥資源化、微波水熱碳化 研究，關(guān)鍵結(jié)果包括比表面積 24.0 m2/g；比表面積 11.4 m2/g。
該研究發(fā)表在哪個(gè)期刊？
發(fā)表于 Science of The Total Environment，中科院 1 區(qū)。
引用信息
Efficient conversion of sewage sludge into hydrochar by microwave-assisted hydrothermal carbonization
Science of The Total Environment, 2022
DOI: 10.1016/j.scitotenv.2021.149874